Колаборація LHCb у ЦЕРНІ виявила, що деякі частинки поводяться не так, як слід було б відповідно до керівної теорії фізики елементарних частинок - Стандартної моделі.
Стандартна модель фізики елементарних частинок пророкує, що частинки, звані чарівними кварками, які вимірюються в експерименті LHCb, повинні розпадатися або на мюони, або на електрони в рівній мірі. Однак новий результат передбачає, що цього може і не статися, що може вказувати на існування нових частинок або взаємодій, не пояснених Стандартною моделлю.
За межами стандартної моделі
Стандартна модель - це найкраща сучасна теорія фізики елементарних частинок, що описує всі відомі фундаментальні частинки, що становлять наш Всесвіт, і сили, з якими вони взаємодіють.
Однак Стандартна модель не може пояснити деякі з найглибших таємниць сучасної фізики, включаючи те, з чого складається темна матерія і дисбаланс матерії та антиматерії у Всесвіті.
Тому дослідники шукали частинки, які поводяться інакше, ніж можна було б очікувати в Стандартній моделі, щоб допомогти пояснити деякі з цих загадок.
Доктор Мітеш Патель, один з провідних фізиків, що стояли за експериментом, сказав: "Ми дійсно тремтіли, коли вперше подивилися на результати, ми були так схвильовані. Наші серця забилися трохи швидше.
"Поки ще занадто рано говорити, чи дійсно це відхилення від Стандартної моделі, але потенційні наслідки такі, що ці результати - найбільш захоплююча річ, яку я зробив за останні 20 років в цій області.
Будівельні блоки природи
Незвичайні результати були отримані експериментом LHCb, одним з чотирьох величезних детекторів частинок на Великому адронному колайдері ЦЕРНА (БАК).
БАК є найбільшим і найпотужнішим у світі колайдером частинок - він розганяє субатомні частинки майже до швидкості світла, перш ніж розбити їх один об одного. Ці зіткнення виробляють велику кількість нових частинок, які фізики потім реєструють і вивчають, щоб краще зрозуміти основні будівельні блоки природи.
Оновлений вимір ставить під сумнів закони природи, які однаково ставляться до електрон і їх більш важких родичів, мюонів, за винятком невеликих відмінностей через їх різні мас.
Згідно Стандартної моделі, мюони і електрони взаємодіють з усіма силами однаково, тому кварки, створені в LHCb, повинні розпадатися на мюони так само часто, як і на електрони.
Але нові вимірювання передбачають, що розпади можуть відбуватися з різною швидкістю, що може свідчити про те, що небачені раніше частинки схиляють чашу терезів убік від мюонів.
«Результат дає інтригуючий натяк на нову фундаментальну частинку або силу, яка взаємодіє таким чином, що частинки, відомі в даний час науці, не взаємодіють». - кажуть вчені. «Якщо це підтвердиться подальшими вимірами, це матиме глибокий вплив на наше розуміння природи на самому фундаментальному рівні».
Не вирішений висновок
У фізиці елементарних частинок золотим стандартом для відкриття є п'ять стандартних відхилень, що означає, що ймовірність того, що результат виявиться випадковістю, становить 1 до 3,5 мільйонів. Отриманий результат дорівнює трьом відхиленням, що означає, що ймовірність того, що вимірювання є статистичним збігом, становить 1 до 1000. Тому ще занадто рано робити якісь тверді висновки.
«Ми знаємо, що повинні бути нові частинки, які потрібно відкрити, тому що наше нинішнє розуміння Всесвіту в багатьох відношеннях не відповідає істині - ми не знаємо, з чого складається 95% Всесвіту, або чому існує такий великий дисбаланс між матерією і антиматерією, і ми не розуміємо закономірностей у властивостях частинок, про які ми знаємо», - говорять дослідники.
"Поки ми повинні чекати підтвердження цих результатів, я сподіваюся, що одного разу ми зможемо озирнутися назад як на поворотний момент, коли ми почали відповідати на деякі з цих фундаментальних питань.
Тепер колаборація LHCb повинна ще точніше перевірити свої результати, зібравши і проаналізувавши більше даних, щоб побачити, чи залишилися докази якихось нових явищ. Очікується, що експеримент LHCb почне збирати нові дані вже наступного року, після оновлення детектора.